Mano priartėję prie šimtų paslaptingų planetų mįslės įminimo

Kosmose slypi daugybė „klaidžiojančių“ planetų, kurios neturi motininės žvaigždės. Šios laisvai plūduriuojančios planetos (angl. free-floating planets, FFP), įskaitant Jupiterio dydžio pasaulių poras, kurios skrieja viena aplink kitą, mokslininkams yra pakankamai paslaptingos. Tačiau naujajame tyrime greičiausiai paneigiamas vienas iš būdų, kaip šie vadinamieji Jupiterio masės dvinariai objektai (JuMBO) galėjo susiformuoti.

Astronomai FFP atrado daugiau nei prieš 20 metų, naudodamiesi Jungtinės Karalystės infraraudonųjų spindulių teleskopu Havajuose. Nuo to laiko stebėtojai pastebėjo šimtus tokių klajojančių astronominių kūnų, o didžiausią laimikį jie aptiko praėjusiais metais. Radinį sudaro daugiau nei 500 laisvai plūduriuojančių planetų, esančių trapecijos formos Oriono ūke – žvaigždžių gimimo židinyje.

Pažymėtina, kad 80 iš šių pasaulių, kurių masė 0,7–13 kartų didesnė už Jupiterio masę, sudarė planetų poras, kurios skrieja viena aplink kitą.

Šie mįslingi dariniai suglumino astronomų bendruomenę. Viena vertus, kaip tiksliai susiformuoja JuMBO ir apskritai FFP, yra paslaptis. Viena iš idėjų yra ta, kad tokios planetos – porinės ar kitokios – susiformuoja, kai dujų ir dulkių debesys suyra veikiami savo pačių gravitacijos. Tai tarsi sumažinta žvaigždžių formavimosi versija.

Kita hipotezė – tokias planetas nuo glaudžiai susitelkusių motininių planetų sistemų atitraukia ypač didelio objekto – pavyzdžiui, praskriejančios žvaigždės – gravitacinė jėga.

„Žvaigždžių praskriejimas yra vienas iš būdų, kaip sukurti [FFP]“, – sako Kornelio universiteto (JAV) astrofizikos profesorius ir vyriausiasis naujojo tyrimo autorius Dongas Lai. Tiesą sakant, po praėjusiais metais įvykusios atradimų maratono kita tyrėjų grupė apskaičiavo, kad tikimybė, jog JuMBO bus nublokšti nuo savo motininių žvaigždžių praeinančios žvaigždės, yra maždaug penktadaliu mažesnė nei tikimybė, kad kiti FFP bus nublokšti nuo savo motininių žvaigždžių.

Siekdami išsiaiškinti, koks procesas suformavo JuMBO ir kitas FFP, D. Lai ir Šanchajaus Jiao Tong universiteto (Kinija) studentas Fangyuanas Yu sukūrė dešimtis tūkstančių planetinės sistemos, kurioje yra pora Jupiterio masės planetų, skriejančių aplink į Saulę panašią žvaigždę, modeliavimų.

Kiekvieno modeliavimo metu tyrėjai leido, kad prie FFP priartėtų antra panašaus dydžio žvaigždė – ir apskaičiavo, kokią dalį modeliavimų sudaro modeliai, kuriuose abi planetos buvo išstumtos iš orbitos. Visuose modeliavimuose D. Lai ir F. Yu keitė keletą parametrų – pavyzdžiui, planetų mases, jų santykinį atstumą ir praskriejančios žvaigždės greitį motininės žvaigždės atžvilgiu – kad išsiaiškintų, kaip šie veiksniai veikia JuMBO „išmetimo“ dažnumą.

Jie nustatė, kad JuMBO dažniau susidaro, jei planetos iš pradžių skrieja arti viena kitos arba jei jų masė yra iki 4 kartų didesnė už Jupiterio masę. Tačiau net ir esant labiausiai tikėtinam scenarijui, tikimybė, kad vienu metu bus „išmestos“ planetų poros, vis tiek buvo neįtikėtinai maža – mažiau nei 1 proc.

Priešingai, pavienių planetų „išmetimo“ tikimybė žvaigždžių praskriejimo metu paprastai buvo šimtus kartų didesnė, todėl susidarydavo pavienės FFP. Iš tiesų, D. Lai mano, kad tokios žvaigždės-svečiai galėjo lemti Oriono ūke esančių FFP atsiradimą.

D. Lai ir F. Yu rezultatai, kurie kol kas dar nėra recenzuoti, buvo pateikti žurnalui „The Astrophysical Journal“ ir yra prieinami kaip išankstinė publikacija „arXiv“.

D. Lai ir F. Yu mano, kad dėl jų tyrimų „debesų kolapso“ modelis yra daug labiau tikėtinas paaiškinimas, kaip susiformavo JuMBO. Bet kokiu atveju D. Lai mano, kad modeliavimas yra savotiškas fizikinis eksperimentas, kuris ateityje galės padėti atlikti stebėjimus tokiais teleskopais, kaip Čilėje statoma Veros C. Rubin observatorija.

Pavyzdžiui, jų modeliavimo rezultatai bus naudingi siekiant suprasti, kas vyksta su planetų sistemomis tankiuose žvaigždžių spiečiuose – ir nustatant egzotiškas planetų sistemas, pavyzdžiui, „pasigrobtas“ planetas, sako D. Lai.

Parengta pagal „Live Science“.